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La prevalenza esatta non è nota, ma è stata stimata in 1/125.000.

La malattia si manifesta spesso nell'infanzia in associazione con i segni oculari caratteristici, la ptosi, la retinite pigmentosa e la PEO, seguite dalla comparsa progressiva di altri segni, variabili a seconda della distribuzione nei tessuti del difetto molecolare. I segni più frequenti sono la sordità neurosensoriale bilaterale, la patologia cardiaca (cardiomiopatia, difetti della conduzione cardiaca), la compromissione del sistema nervoso centrale (atassia cerebellare, disartria, debolezza facciale bilaterale, deficit cognitivo), la miopatia dei muscoli scheletrici, la patologia intestinale ed endocrina (ritardo della pubertà, ipoparatiroidismo, diabete), e l'insufficienza renale. La malattia progredisce lentamente nell'arco di decenni, con la comparsa di nuovi sintomi e il lento peggioramento di quelli già presenti. Un numero ristretto di pazienti affetti dalla sindrome di Pearson (si veda questo termine) evolve nella KSS.

La KSS è causata dalle delezioni di ampie porzioni di DNA mitocondriale (mtDNA), responsabili della perdita dei geni coinvolti nella via della fosforilazione ossidativa. Le delezioni si associano ad eteroplasmia (le molecole delete possono coesistere nella cellula con le molecole normali di DNA). I sintomi sono presenti solo se la percentuale del DNA mutato è elevata. La soglia del DNA mutato dipende dall'organo (60% circa nei muscoli scheletrici striati). Sono noti casi eccezionali di KSS senza la delezione caratteristica di un'ampia porzione singola del mtDNA. Questi casi potrebbero essere dovuti a mutazioni puntiformi nel mtDNA, che interessano i geni del tRNA, o nei geni nucleari implicati nel mantenimento del mtDNA (RRM2B).

La diagnosi è suggerita dal quadro clinico e dalla presenza delle alterazioni morfologiche caratteristiche nei muscoli scheletrici (fibre che presentano una proliferazione mitocondriale o "fibre rosse sfilacciate" e fibre deficitarie in citocromo C ossidasi). Oltre ai sintomi clinici principali, è presente almeno uno dei seguenti segni: arresto cardiaco, atassia cerebellare, o presenza di proteine nel liquido cefalorachidiano (CSF) in quantità superiore ai 100 mg/dL. La diagnosi può essere confermata dall'identificazione di un'ampia delezione del mtDNA (1,3-10 kb) in un tessuto clinicamente o morfologicamente affetto (di solito il muscolo scheletrico).

La diagnosi differenziale si pone con tutte le malattie causate dalle delezioni di un'ampia porzione di mtDNA o con quadri clinici sovrapponibili, come la sindrome di Pearson o l'oftalmoplegia esterna cronica a trasmissione materna.

Di solito non si effettua la diagnosi prenatale.

Nella maggior parte dei casi, la KSS è sporadica. Le delezioni del mtDNA sono trasmesse solo raramente da una generazione all'altra. I maschi non trasmettono il mtDNA ai figli. È stato stimato che le femmine portatrici di un'ampia delezione del mtDNA presentino un rischio inferiore al 4% di trasmetterla ai figli. Nei rari casi di KSS non causati da un'ampia delezione del mtDNa, la trasmissione si associa al gene implicato (trasmissione materna nel caso di mutazioni puntiformi del mtDNA o autosomica recessiva nel caso di mutazioni dei geni nucleari).

Il trattamento della KSS è di supporto. Si raccomanda un regolare follow-up cardiologico. In caso di arresto cardiaco di grado elevato, si può proporre l'impianto di un pacemaker permanente/defibrillatore cardioverter per migliorare la prognosi. Nel caso di sordità neurosensoriale, possono essere utilizzati ausili acustici. In alcuni casi, si è dimostrata utile l'integrazione del coenzima Q10. I segni oftalmologici possono essere trattati chirurgicamente: tuttavia, il rischio di ricorrenza e di eventuali complicazioni oculari è elevato.

La prognosi dipende essenzialmente dal numero degli organi coinvolti e, in ciascuno di essi, dall'ampiezza della porzione del mtDNA mutato. Nella maggior parte dei casi, l'aspettativa di vita può essere normale in presenza di un supporto adeguato.